Пристрій керування

Найбільш складним пристроєм мікропроцесору є пристрій керування ПК., він визначає властивості МП та призначений для вироблення сигналів, які керують роботою всіх блоків та вузлів МП. В ПК генерується послідовність дій по виконанню отриманої команди. Ці сигнали складаються із “0” та “1”: де відповідно, ”0” – забороняє (закриває), а “1” – дозволяє (відкриває).

Пристрій керування (ПК) виконує також і спеціальні функції, такі як послідовність вмикання живлення. Робота схем керування зазвичай мікропрограмується, тому архітектура ПК подібна до архітектури МП спеціального призначення, тобто ПК – це невеликий МП всередині самого МП.

Введемо поняття:

1) Програма – сукупність команд записаних у певній послідовності;

2) Команда – інструкція,записана символами для виконання певного етапу обчислень;

3) Операція – дія в ЕОМ, під час виконання певної команди. Операція не є елементарною дією в ЕОМ, вона складається із деякої кількості елементарних дій, які наз. мікроопераціями;

4) Мікрооперація – це елементарна дія,яку не можна розкласти на складові частини і яка виконується за елементарний проміжок часу;

5) Елементарний проміжок часу наз. тактом. За один такт МП може виконати декілька операцій, кожна із яких виконується під керуванням мікрокоманди. При цьому кожній мікрокоманді відповідає одна або декілька сумісних по часу мікрооперацій. Мікрокоманда також виконується за такт. Сукупність мікрокоманд складає мікропрограму. З іншого боку, сукупність мікрокоманд – це команда.

Формат командного циклу приведено на рис.4.7

М1

М2

М3

М4

М5

М6

Т

Т2

Т3

Т

Т5

Т

Т

Т

Т

Т

Т

Т

Т

Т

Т

Т

Т

Т

Т

Рис.4.7.Командний цикл МП.

Під машинним циклом розуміють частину циклу команд, протягом якої виконується дія, пов¢язана з використанням одного і того ж обладнання.

Машинний цикл – це час, необхідний для добування із пам¢яті 1 байта інформації, або виконання команди, визначеної одним машинним словом.

На рис.4.7 використані скорочення:

М1 – виборка

М2, М3 – зчитування із

М4, М5 – запис у пам¢ять.

Машинний цикл може складатися із 3¸5 тактів, причому існує суттєва різниця між машинними циклами. Так, наприклад, для КР580ИК80 існує 10 типів машинних циклів:

1) добування коду команди;

2) читання даних із пам¢яті;

3) запис даних в пам¢ять;

4) добування стеку;

5) запис даних в стек;

6) введення даних із зовнішніх пристроїв;

7) запис даних в зовнішні пристрої;

8) цикл обслуговування переривань;

9) зупинка;

10) обслуговування переривань мікропроцесора в режимі зупинки.

Команда виконується тільки за цілий ряд тактів, кількість яких залежить від складності самої команди. У кожен такт необхідно сформувати свою сукупність керуючих сигналів, тобто мікрокоманду.

Мікрокоманди – сукупність ²0² та ²1² і часто їх називають керуючим словом. Приклад приведено на рис.4.8.

Кола

керування

0 1 2 3 4 5 6 такти

Рис 4.8.Керуючі слова.

На даному рисунку стовпчик – мікрокоманда. Керуючі слова розподілені в часі та просторі. Пристрій керування призначений для формування керуючих сигналів розподілених в часі та просторі. Кожній ²1² відповідає одна мікрооперація, а їх сукупність відповідає одній команді.

На практиці відомі два способи реалізації пристроїв керування (ПК):

1) апаратна;

2) мікропрограмна.

Апаратним способом реалізується пристрій керування з жорсткою

логікою, а мікропрограмним – мікропрограмований пристрій керування.